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研究生:葉俊毅
研究生(外文):Ye, Jyun-Yi
論文名稱:以溶膠-凝膠法合成摻雜鎳二氧化錫及其性質研究
論文名稱(外文):Preparation and characterization of Ni-doped SnO2 by sol-gel process
指導教授:張莉毓林鴻裕林鴻裕引用關係
指導教授(外文):Teoh, Lay GaikLin, Hong-Yuh
口試委員:張益新蔡木村陳晧隆
口試委員(外文):Chang, Yee-ShinTsai, Mu-TsunChen, Hao-Long
口試日期:2017-06-23
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:機械工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:二氧化錫溶膠-凝膠法摻雜鎳光催化
外文關鍵詞:SnO2sol-gel methodNi-dopedPhotocatalysis
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二氧化錫是金紅石且有寬能隙的 (wide energy gap)的半導體材料,可用作催化劑、不透明玻璃、紡織增重劑、印染媒染劑、陶瓷著色劑、金屬與裝飾用石料拋光劑,在二氧化錫摻雜不同材料來提高二氧化錫反應上的效率,相信能對各項產業研究有相當程度的幫助。
本研究利用三嵌段兩性共聚物(block copolymer)作為天然模板,以氯化錫為前驅反應物,實驗過程中摻雜硝酸鎳,以溶膠-凝膠法合成奈米二氧化錫粉體,改變不同莫耳比例及煆燒溫度並和純二氧化錫做比較。再藉由X-ray繞射分析、掃描式電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡等分析該材料之微結構與顆粒大小,並探討不同的煆燒溫度及不同掺雜比例對二氧化錫之影響。
Tin oxide (SnO2) is rutile and has wide energy gap of the semiconductor material, and it can be used as catalyst, opaque glass, textile weighting agent, printing and dyeing mordant, ceramic coloring agent, metal and decorative stone polishing agent. In the tin dioxide doped with different materials to improve the efficiency of tin dioxide reaction, and believe that can have a considerable degree of assistance for the Industry research.
In this study, using a triblock amphoteric copolymers as a template, with tin chloride as the precursor reactant, the experiment was doped with nickel nitrate, synthesis of nanometer tin dioxide powders by Sol-Gel method, and changing the different proportions and the temperature comparison with pure tin dioxide. The microstructure and particle size of the material were analyzed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and to explore the effect of different doping ratios on tin dioxide.
摘要 I
Abstract II
謝誌 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第1章 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
第2章 基礎理論 4
2.1 奈米材料特性 4
2.2 二氧化錫介紹 9
2.2.1 二氧化錫之結構特性與應用 9
2.2.2 二氧化錫之製備方式 9
2.3 鎳與氧化鎳介紹 12
2.3.1 金屬鎳之特性 12
2.3.2 氧化鎳之結構與特性 13
2.4 界面活性劑性質簡介 13
2.4.1 界面活性劑之分子結構 13
2.4.2 界面活性劑的種類 13
2.5 光觸媒與光催化反應之介紹 17
2.5.1 光觸媒簡介 17
2.5.2 奈米光觸媒 18
2.5.3 光催化之基本原理 18
2.5.4 光催化反應機制 20
2.6 溶膠-凝膠法 23
2.6.1 溶膠-凝膠法簡介 23
2.6.2 溶膠-凝膠法之基本介紹 23
2.6.3 溶膠-凝膠法之反應機構 23
2.6.4 溶膠-凝膠法之優缺點 27
2.7 染料簡介 28
2.7.1 亞甲基藍 30
第3章 實驗方法與步驟 33
3.1 實驗藥品 33
3.2 實驗材料合成步驟 33
3.3 實驗製程參數 35
3.4 實驗樣品分析方式 36
3.4.1 熱重分析 36
3.4.2 X-ray繞射分析 36
3.4.3 掃描式電子顯微鏡分析 37
3.4.4 穿透式電子顯微鏡分析 37
3.4.5 傅立葉轉換紅外光線光譜分析 37
3.4.6 光催化實驗分析 38
第4章 結果與討論 41
4.1 熱重分析(TGA) 41
4.2 傅立葉轉換紅外光線光譜分析(FT-IR) 43
4.3 X-ray繞射分析(XRD) 45
4.4 掃描式電子顯微鏡分析(SEM) 55
4.5 場發射穿透式電子顯微鏡分析(FE-TEM) 61
4.6 光催化活性反應測試(Photocatalytic activity) 74
第5章 87
參考文獻 88
作者簡介 99
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[104] Jain, K., Pant, R. P. and Lakshmikumar, S. T., 2006, “Effect of Ni Doping on Thick Film SnO2 Gas Sensor,” Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 113, No. 2, pp. 823-829.
[105] Babu, B., Kadam, A. N., Ravikumar, R. V. S. S. N. and Byon C., 2017, “Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity of Cu-Doped SnO2 Quantum Dots by Solution Combustion Synthesis,” Journal of Alloys and Compounds, Vol. 703, pp. 330-336.
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[107] Wu, S., Li, C., Wei, W., Wang, H., Zhu, Y. and Song, Y., 2010, “Synthesis and Photocatalytic Property of Ce-Doped SnO2,” Journal of Rare Earths, Vol. 28, pp. 168-170.
[108] Rashad, M. M., Ismail, A. A., Osama, I., Ibrahim, I. A. and Kandil, A. H. T., 2014, “Photocatalytic Decomposition of Dyes Using ZnO Doped SnO2 Nanoparticles Prepared by Solvothermal Method,” Arabian Journal of Chemistry, Vol. 7, No. 1, pp. 71-77.
[109] Kusiora, A., Kafel, J. K., Zaja, A. T., Swierczek, K., Radecka, M. and Zakrzewska, K., 2013, “TiO2–SnO2 Nanomaterials for Gas Sensing and Photocatalysis,” Journal of the European Ceramic Society, Vol. 33, No. 12, pp. 2285-2290.
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